环缝式引射器关键结构尺寸对引射性能的影响研究

引射器可以利用高压天然气的压力能引射生产力较低的较低压天然气,达到增产的目的。通过计算流体动力学(CFD)方法研究了环缝式引射器的结构尺寸对引射性能的影响。结果表明,在环缝半径、环缝倾角和混合段半径长度不同的情况下,引射率为-59.84%~84.29%,即3个参数对引射性能具有很大影响。

超声速环型引射器启动特性试验研究

建立了超声速环型引射器空气引射试验台,对高工况下环型引射器启动特性进行了试验研究。试验结果表明,环型引射器启动压强明显高于运行压强;试验发现,引射马赫数越高,混合室收缩比越大,引射器启动压强越高。

超音速环形引射器空气引射启动特性试验

建立了超音速环形引射系统,对环形引射器空气引射启动特性进行了试验研究。试验结果表明:管道马赫数越大,则系统启动压强越高,同时盲腔真空度越高;混合室收缩比越小,系统启动压强越低;若管道马赫数较大,而第二喉部长径比和亚音速扩压段面积比过小,引射器启动过程可能不稳定,甚至无法启动;混合室收缩比、环型引射器扩压管道参数对盲腔压强无影响。

二次流对超声速环型空气引射器真空度的影响

采用计算流体力学时间相关法求解二维轴对称Navier Stokes方程,数值模拟求解了二维轴对称超声速环型空气引射器流场。在前期工作基础上,探讨了零二次流时盲腔压强平衡的机理和二次流对引射器真空度的影响。计算表明,二次流对引射器的流场结构影响显著,与零二次流相比,少量的二次流将使引射器真空度大大下降。

一种开缝环形引射器设计与试验研究

为了研究高压缩比单级环形引射器的性能,基于一维管流的基本理论对环形引射器进行设计,分别加工了开缝及不开缝环形引射器。在零负载情况下,试验测得不开缝引射器临界启动压力为1.127MPa,极限真空压力为6294Pa,压缩比约为16.1;试验测得开缝引射器临界启动压力1.181MPa,极限真空压力为984Pa,压缩比约为103,开缝后压缩比提升了6.4倍左右。相比不开缝引射器,开缝引射器可以大幅降低零负载情况下的真空压力,但启动压力也略有提升,试验表明在0.1MPa以内。启动后引射器真空压力与入口压力之间有接近线性的递增关系。目前的试验表明,通过合理开缝,可以通过单级环形引射器实现1000Pa以下的极限真空,可以应用在大推力氢氧火箭发动机启动前30km高空模拟。

超声速环形蒸汽引射器凝结流场数值研究

采用时间相关法将描述湿蒸汽凝结流动的气-液两相控制方程进行耦合求解。采用Moses等提供的实验数据对缩放喷管算例进行了数值校验,验证了数值模型的可信度和准确性。在此基础上,对蒸汽引射流场内的水蒸汽凝结问题进行了数值仿真,结果表明:适当地提高引射总温、降低引射总压,可以减少流场中蒸汽的凝结量,同时也能降低凝结带来的性能损失。

液-气引射制冷系统实验研究

流体力学伯努力方程表明,采用较高密度的工作流体可以在相同的速度变换下,获得较大的压力变化。根据这一原理,针对液-气引射制冷系统中的引射器,通过采用高密度的盐溶液和室温液态金属替代传统工作流体水来探究高密度工作流体工作过程中系统的运行特性。并通过结构优化,将喷嘴从简单喷嘴替换成内环型喷嘴,增大喉嘴距等改进措施,提高系统制冷性能。实验研究发现,驱动流体密度对系统制冷性能具有重要影响;内环型喷嘴较简单喷嘴具有明显优势;喉嘴距从5 mm增加到13 mm过程中,系统制冷性能并不是单调提高的,而在10 mm出现最优值;实验得到了几种工作流体的制冷特性,为液-气引射制冷系统的改进提供了参考。

同心式射流泵在深层井点降水中的应用

本文比较了几种深层干扰降水的特点 ,就国内深层降水设备存在的问题 ,有针对性地研制了同心式射流泵井点降水系统 ,该系统利用喷射泵真空和排出口压力提升地下水 ,其降水深度大 ,集水效果好 ,出水量稳定 ,速度较快 ,设备结构简单可靠 ,解决了深大基坑砂。

结构参数对环型蒸汽引射器凝结流场的影响

建立了湿蒸汽凝结流动的理论模型,并利用经典实验结果对该模型进行了校验,验证了模型的准确性。在此基础上,对不同结构参数下环型引射流场内的水蒸气凝结流动过程进行了数值仿真。结果表明:适当地减小收敛比、面积比α和增大二次喉道的长径比l/d,可以提高总压恢复系数,改善引射器性能。

环形引射器两相流动数值模拟

蒸汽引射器是上面级火箭发动机进行高空模拟试验时获得真空的重要设备。采用数值模拟方法,通过Fluent对氢氧火箭发动机高空模拟试验用环形蒸汽引射器内部流场进行了研究,分析水蒸气两相流动及不同的入口工况和结构尺寸对极限真空压力的影响。考虑水蒸气的两相流动,在数值模拟中加入了水蒸气的凝结相变模型,并通过试验数据开展了模型验证,验证结果为:加入相变模型后极限真空压力降低,仿真结果更接近试验数据。在此基础上,研究了喷嘴入口工况和引射器结构尺寸对极限真空压力的影响,仿真结果表明:在引射器能够启动的条件下,降低蒸汽入口总压或提高入口总温,减小喷嘴出口壁厚或增大混合室直径,均能降低引射器的极限真空压力。因此,若想提高引射器真空度,可以通过改变入口工况或调整引射器结构尺寸来实现。

环形引射器流场研究

采用数值模拟与缩比试验相结合的方法,对环形弓射器内部流场进行了分析,对数值模拟结果与缩比试验结果进行了比对,验证了数值仿真模型及选取的控制方程的有效性和准确性。结果表明,采用数值模拟得到的结果与缩比试验结果基本一致,数值模拟能够正确反映环形引射器流场状况。

基于相变与真实气体模型的环形蒸汽引射器数值模拟研究

为对某型上面级发动机环形蒸汽引射器零二次流流场进行研究,采用数值模拟方法,分析数值模拟模型对计算结果的影响,并与试验结果进行对比。结果表明:理论计算值与试验结果相差较大,数值模拟计算精度较高,引入的模型越接近真实情况,计算结果精度越高。其中,相变模型的影响大于真实气体模型,组分输运模型和冻结流模型的影响差别很小。

煤矿井下环缝引射水雾除尘器的结构研制及试验

结合气体"附壁效应"研制设计一种新型综采工作面除尘设备—环缝引射水雾除尘器,主要介绍其结构组成、除尘机理以及环隙形状尺寸的确定,并通过井下综采工作面除尘试验验证该设备的除尘效果。结果表明:该除尘设备雾化程度高、除尘范围大、除尘效果好。

串联式超声速环形引射器的设计与分析

为了满足高超声速风洞建设的需要,开展了串联式超声速环形引射器系统的状态模拟及方案论证。结合已有的风洞尺寸,采用一维处理方法,针对试验马赫数4、6、8,对Φ2m高超声速风洞两级串联式超声速环形引射器进行方案设计,得到各级质量流量、前室总压和临界截面马赫数等参数。结果表明:Φ2m高超声速风洞采用串联式超声速环形引射器方案能保证风洞的正常运行,但气源系统和场地要求苛刻,风洞运行成本偏高。

取样钻头内嵌环形喷射器喷嘴参数研究

环形喷射器是实现井下反循环取样技术的关键部件。采用数值模拟和现场实验相结合的方法,研究了取样钻头内嵌环形喷射器的性能。研究发现,对于取样钻头内嵌的6喷嘴环形喷射器,喷嘴安装角和喷嘴直径是影响喷射器性能和取样效果的关键参数。通过喷射器的负压指标、效率指标及现场实验得出:喷嘴安装角为15°、直径为2.1 mm的6喷嘴环形喷射器性能最优。内嵌该喷射器的取样钻头现场应用中取样效果在取样深度、取样时间和取样质量方面均满足瓦斯含量测定的取样要求。

环状引射器的工作性能优势分析

描述了内引射器和环状引射器在模拟高空低压试验状态时的典型工作方式,说明了环状引射器是优于内引射器的高效引射装置。

环缝式引射瓦斯稀释器关键参数研究

为提高环缝式引射瓦斯稀释器性能,基于WX-80型环缝式引射瓦斯稀释器,采用Fluent仿真软件对其内流场进行数值模拟,优化了引射器结构尺寸,并揭示了主流压力、喉部缝隙及滞止压力比对其性能的影响规律。研究结果表明:主流质量流量随主流压力增加持续增长,而次流质量流量和引射系数均随主流压力变化先增加后减少,并在主流压力为0.45 MPa时达到最大值。喉部缝隙宽度为0.1~0.4 mm时,主流质量流量与喉部缝隙宽度呈正相关,而次流质量流量呈现先升高后降低的趋势,且喉部缝隙宽度为0.2 mm时,引射系数变化速率最快;一定范围内,引射系数随滞止压力比的增大而减小。

环形间隙对小型环形喷射器性能的影响

为研究环形间隙对环形喷射器性能及内部流场的影响,以某小型环形喷射器为研究对象,用CFX软件进行数值模拟,采用标准SST k-ω湍流模型,以喷射系数和引射气体量为性能指标,对不同环形间隙的喷射器在相同工作气体压力区间下内部流动情况进行对比分析,得到环形间隙对喷射器性能及流场的影响规律。研究结果表明,随着环形间隙的增大,喷射系数逐步降低,引射气体量先增加后减小,最大引射气体量对应的工作气体压力呈下降趋势,环形间隙为0.15 mm时引射气体量在各工况下相对较为稳定;环形间隙增大,喷射器内部低压区压力降低,引射气体核心速度先增加后趋于平稳,0.1~0.2 mm环形间隙能够使流场稳定分布,并保持较优的抽吸气体性能。

500 t/d石灰套筒窑节能降耗技术改造与实践

对环形套筒窑引射器系统进行节能改造,在遵循高风压、强风速的原则下,保证风柱直径不变的情况下,改进驱动风系统,提高引射压力,提高强负压虹吸效应。该技术改造打破了行业内必须启动两台驱动风机才能满负荷生产的传统认知,实现了单台风机即可满足满负荷生产,降低了电耗和燃料消耗,提高了生石灰产量。

超声速环形引射器混合室皮托压力测量实验

皮托压力可以直接反映出超声速引射器混合室内的流场特性,但受结构限制,在锥形混合室内沿流向连续测量皮托压力具有一定困难。本文提出一种适用于锥形混合室的皮托压力测量装置,能够在同一工况下获得锥形混合室不同截面上高空间分辨率的皮托压力。为验证测量装置及方法的有效性,对超声速环形引射器锥形混合室的皮托压力展开测量实验。结果表明,皮托压力的径向最小空间分辨率达到1mm,可从皮托压力剖线上清晰地分辨出边界层、一次流区域、二次流区域及混合层。同时发现,在一定的流向距离内,基于皮托压力的混合层厚度随流向距离近似呈线性增长,且归一化的混合层厚度增长率与前人报道的实验结果吻合较好,进一步验证了测量方法的可靠性。